Este verano, la humanidad se embarca en su primera misión para tocar el Sol: se lanzará una nave espacial a la atmósfera exterior del Sol.
Frente a temperaturas de varios millones de grados Fahrenheit, la sonda solar Parker de la NASA, llamada así por Eugene Parker, el físico de la Universidad de Chicago que predijo por primera vez la existencia del viento solar, tomará muestras directamente de partículas solares y campos magnéticos en un intento por resolver algunosde las preguntas más importantes que enfrenta el campo de la ciencia solar en la actualidad. Entre esas preguntas: ¿cuál es el origen del viento solar y cómo se acelera a velocidades de hasta 1.8 millones de millas por hora?
El viento solar llena todo nuestro sistema solar. Cuando las ráfagas de viento solar llegan a la Tierra, pueden provocar deslumbrantes auroras, pero también exponen a los astronautas a la radiación, interfieren con la electrónica satelital e interrumpen las señales de comunicación como el GPS y las ondas de radio.Cuanto más comprendamos los procesos fundamentales que impulsan el viento solar, más podremos mitigar algunos de estos efectos.
En 1958, Parker desarrolló una teoría que muestra cómo la corona caliente del Sol, que en ese momento se sabía que tenía millones de grados Fahrenheit, es tan caliente que supera la gravedad del Sol. Según la teoría, el material en la corona se expande continuamentehacia afuera en todas las direcciones, formando un viento solar. Un año después, la nave espacial soviética Luna 1 detectó partículas de viento solar en el espacio, y tres años después de eso, las observaciones fueron confirmadas por la nave espacial Mariner 2 de la NASA.
Hace todos esos años, Mariner 2 detectó dos corrientes distintas de viento solar: una corriente lenta que viaja a aproximadamente 215 millas por segundo y una corriente rápida que pasa por el espacio a dos veces esa velocidad. Luego, en 1973, los orígenes de la energía solar rápidase identificaron vientos. Las imágenes de rayos X de la corona tomadas de Skylab, la primera estación espacial tripulada de los EE. UU., revelaron que el viento rápido arroja desde agujeros coronales, que son regiones oscuras, relativamente frías en el Sol.
"El viento solar lento es, en muchos aspectos, un misterio mayor", dijo Jim Klimchuk, físico solar en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. "Ofrece una gran promesa para revelar una nueva comprensión fundamental".
Los orígenes y los mecanismos de aceleración del lento viento solar siguen siendo misteriosos. Se trata de un debate feroz de décadas entre científicos.
Pero no estamos sin pistas. La misión Ulysses de la NASA, lanzada en 1990 para volar alrededor de los polos del Sol, observó que durante los períodos de actividad solar mínima, el viento solar lento se limita al ecuador del Sol, justo donde la Sonda Solar Parkervolará. A medida que el ciclo solar avanza hacia su máximo, la estructura del viento solar cambia de dos regímenes distintos: rápido en los polos y lento en el ecuador, a un flujo mixto no homogéneo.
El debate sobre los orígenes del viento solar lento depende de una distinción entre lo que se conoce como corona cerrada y abierta. La corona cerrada se refiere a las regiones del Sol donde sus líneas de campo magnético están cerradas, es decir, conectadas a lasuperficie solar en ambos extremos. Las brillantes serpentinas del casco grandes bucles que se forman sobre regiones magnéticamente activas, en forma de casco puntiagudo de un caballero son un ejemplo de ello. El plasma o gas ionizado, que viaja a lo largo de los bucles cerrados de una serpentina de casco esen su mayor parte confinada al área cerca del Sol.
La corona abierta, por otro lado, se refiere a regiones donde las líneas del campo magnético se anclan al Sol en un solo extremo, extendiéndose hacia el espacio en el otro, creando así una carretera para que el material solar escape al espacio. Agujeros coronales- las regiones más frías en la fuente del viento solar rápido - son el hábitat de las líneas de campo abierto.
Para cuando el viento solar lento abandona la corona solar, también fluye en líneas de campo magnético abiertas, ya que esa es la única forma de alejarse tanto del Sol. Pero las teorías difieren sobre si comenzó allí o si fuenace en líneas de campo cerradas solo para cambiar a líneas de campo abiertas en algún lugar del camino.
La teoría del factor de expansión, por ejemplo, afirma que el viento solar lento se origina en líneas de campo abierto, al igual que el viento rápido. Su velocidad comparativamente lenta resulta del camino expansivo que toma al salir de la corona, como magnéticolas líneas de campo bordean los bordes de las serpentinas del casco. Así como el agua que fluye a través de una tubería se ralentiza a medida que la tubería se expande, el plasma que viaja a lo largo de estos senderos magnéticos se ralentiza, formando el viento lento.
Otras teorías afirman que el viento solar lento se origina en líneas de campo cerrado y luego cambia a líneas de campo abierto. En consecuencia, el viento lento se forma cuando las líneas de campo abierto de los agujeros coronales chocan con las líneas de campo cerrado en los bordes de las serpentinas del casco, explosivamentese vuelven a cablear en un evento llamado reconexión magnética. Al igual que un tren que cambia de vía después de que el operador acciona un interruptor, el plasma que antes estaba en las líneas de campo cerradas del serpentín se encuentra repentinamente en una línea de campo abierta, donde puede escapar al espacio.
La idea de que el plasma de viento solar lento estuvo alguna vez en líneas de campo cerrado está respaldada por la evidencia de que una vez enfrentó los tipos de calentamiento extremo que sabemos que sucede allí.
"No se trata de la temperatura del plasma cuando lo medimos; se trata del historial de temperatura de ese plasma", dijo Aleida Higginson, investigadora científica de la Universidad de Michigan que trabaja en Goddard. "Podemos decir que el viento solar lento fuemucho más caliente en el pasado ". Además, la combinación particular de elementos que componen el viento solar lento coincide bien con los que se ven en la corona cerrada, pero no con el plasma que sabemos que siempre ha estado en las líneas de campo abierto.
Los esfuerzos actuales para probar estas teorías con naves espaciales cerca de la Tierra se ven obstaculizados por la gran distancia entre sus mediciones y los orígenes del viento solar pueden ocurrir muchas cosas en 93 millones de millas. La clave es acercarse, rastrear el viento solar hastasu fuente, y Parker Solar Probe hará exactamente eso.
"Si podemos medir el viento solar lento y descubrimos que proviene del límite entre los campos magnéticos abiertos y cerrados, eso respalda la idea de que la reconexión magnética da lugar al viento solar lento", dijo Klimchuk.
Los instrumentos de Parker Solar Probe recolectarán evidencia aguas abajo de la reconexión magnética, una señal reveladora de que la teoría de campo cerrado a campo abierto está en juego. Tipos específicos de reconexión tuercen el campo magnético resultante de diferentes maneras, yLos instrumentos de Parker medirán los giros en estos campos desde el principio, antes de que hayan tenido mucho tiempo para distorsionarse. Además, las imágenes de primer plano del naciente viento solar nos dirán cómo evolucionan las estructuras coronales a medida que se propagan hacia afuera. Esto nos ayudaráresponda una pregunta de larga data si el viento solar es un flujo continuo o intermitente.
Para los científicos que anhelan datos para probar sus teorías, las mediciones precisas de los campos magnéticos de la corona solar serán invaluables ". Por eso la misión de Parker es tan importante", dijo Higginson. "Todo se remonta a comprender la estructura magnética detallada en elDom."
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por NASA / Centro de vuelo espacial Goddard . Original escrito por Miles Hatfield. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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